荧光灯的安装及功率因数的提高

实验一荧光灯的安装及功率因数的提高

一、实验目的

1、了解荧光灯的工作原理，学习荧光灯的安装方法。

2、掌握提高功率因数的方法，理解提高功率因数的意义。

3、熟悉交流仪表的使用方法。

二、实验设备和器材

荧光灯灯管1支

镇流器1个

起辉器1个

灯管支座2个

直流稳压电源0～30 V 万用表MF-500型

电流表0～5 A 功率表1只

三、实验原理与说明

1、荧光灯电路的组成

电路由荧光灯管、镇流器、起辉器组成，原理电路图如实训图1-1所示。

（1）荧光灯管

荧光灯管是一支细长的玻璃管，其内壁涂有一层荧光粉薄膜，在荧光灯管的两端装有钨丝，钨丝上涂有受热后易发射电子的氧化物。荧光灯管内抽成真空后，充有一定量的惰性气体和少量的汞气（水银蒸气）。惰性气体有利于日光灯的启动，并延长灯管的使用寿命；水银蒸气作为主要的导电材料，在放电时产生紫外线激发日光灯管内壁的荧光粉转换为可见光。

（2）起辉器

起辉器主要由辉光放电管和电容器组成，其内部结构如实训图1-2所示。其中辉光放电管内部的倒U形双金属片（动触片）是由两种热膨胀系数不同的金属片组成；通常情况下，动触片和静触片是分开的；小容量的电容器可以防止起辉器动、静触片断开时产生火花烧坏触片。

（3）镇流器

镇流器是一个带有铁心的电感线圈。它与起辉器配合产生瞬间高电压使荧光灯管导通，激发荧光粉发光，还可以限制和稳定电路的工作电流。

2、荧光灯的工作原理

如实训图1-1所示，在荧光灯电路接通电源后，电源电压全部加在起辉器两端，从而使辉光放电管内部的动触片与静触片之间产生辉光放电，辉光放电产生的热量使动触片受热膨胀趋向伸直，与静触片接通。于是，荧光灯管两端的灯丝、辉光放电管内部的触片、镇流器构成一个回路。灯丝因通过电流而发热，从而使灯丝上的氧化物发射电子。与此同时，辉光放电管内部的动触片与静触片接通时，触片间电压为零，辉光放电立即停止，动触片冷却收缩而脱离静触片，导致镇流器中的电流突然减小为零。于是，镇流器产生的自感电动势与电源电压串联叠加于灯管两端，迫使灯管内惰性气体分子电离而产生弧光放电，荧光灯管内温度逐渐升高，水银蒸气游离，并猛烈地撞击惰性气体分子而放电，同时辐射出不可见的紫外线激发灯管内壁的荧光粉而发出近似荧光的可见光。荧光灯管

发光后，其两端的电压不足以使起辉器辉光放电，这时，交流电源、阵流器与荧光灯管串联构成一个电流通路，从而保证荧光灯的正常工作。

3、并联电容提高功率因数

显然，荧光灯电路属于感性负载，其功率因数很低，为了提高荧光灯电路的功率因数，一般在它的两端并联一定容量的电容器。

四、实验内容与步骤

1、荧光灯电路的安装

（1）布局定位

根据荧光灯电路各部分的尺寸进行合理布局定位，制作荧光灯安装电路板，如实训图1-3所示。

（2）用万用表检测荧光灯

灯管两端灯丝应有几欧姆的电阻，镇流器电阻约为20～30Ω，起辉器不导通，电容器应有充电效应。

（3）根据实训图1-1所示进行荧光灯电路的安装。

（4）接好线路并经老师检查合格后，通电观察荧光灯电路的工作情况。

2、荧光灯电路参数的测量

（1）根据原理电路图，画出接线图如实训图1-4所示，并接线。

（2）断开开关S2，闭合电源开S1，用交流电流表测量荧光灯电路的电流I；用功率表测量荧光灯电路的功率P；用交流电压表分别测量荧光灯电路电压U BD、灯管两端电压U CD；镇流器电阻R L、镇流器电感L。

3、荧光灯电路功率因数的提高

（1）按照实训图1-4所示电路连接实验电路。

（2）闭合开关S2，闭合电源开关S1，改变并联电容的数值，分别测量荧光灯电路总电流I、荧光灯电路I1、电容电流I2，并计算电路对应的功率因数。

五、注意事项

1、实训过程中必须注意人身安全和设备安全。

2、注意荧光灯电路的正确接线，镇流器必须与灯管串联。

3、镇流器的功率必须与灯管的功率一致。

4、荧光灯的启动电流较大，启动时用单刀开关将功率表的电流线圈和电流表短路，防止仪表损坏，操作时注意安全。

5、保证安装质量，注意按照工艺。

六、问题与讨论

1、用万用表分别测量灯管、镇流器两端电压，试分析二者与总电压之间存在什么关系？

2、实训中起辉器损坏时，如何点亮荧光灯？

3、若荧光灯电路在正常电压作用下不能起辉，如何用万用表找出故障部位？试写出简洁步骤。

4、本实训中并联电容器是否提高了荧光灯功率因数？并联的电容器容量越大，是否功率因数越高？为什么？

七、实验报告要求

1、写出荧光灯的工作原理。

2、绘出荧光灯电路组成图。

3、对测量数据进行分析，得出合理的结论。

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